【7A文】感应测井.ppt

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1、感应测井1、掌握感应测井原理；2、掌握描述感应线圈系探测特性的横向及纵向几何因子的含义；3、掌握感应测井曲线的特点及应用。感应测井的引入前面的介绍普通电阻率测井和侧向测井都是直流电测井。都有一个供电电极将直流电流导入地层，然后用一个测量电极（可以是供电电极本身，如侧向测井）测出井内某点的电位。这种直流电测井只有在井内有导电钻井液时才能使用。如果井内是油基钻井液、空气或者没有钻井液时，将不能使用，为解决这一问题教学内容感应测井的基本原理感应测井的探测特性感应测井的复合线圈系感应测井的刻度原理感应测井视电导率曲线的校正感应测井的应用阵列感应测井第一节感应测井基本原理基本原理

2、概述：感应测井根据电磁感应机理，即利用交流电的互感原理测量地层的导电性（电导率），进而研究井剖面地层的岩性和油、气、水层。下面就介绍地层电导率是如何求取的。设在无限均匀介质中有圆柱面坐标系rψz，Z轴为井轴。设井轴上有发射线圈T，其上方有一接收线圈R，用来接收电磁感应产生的感应信号。T和R组成一个双线圈系，是感应测井的基本组成部分。设线圈系的轴与井轴一致，T和R中点之间的距离称为线圈距，用L表示，其中心点与坐标原点重合。一、感应测井原理的解释ZrdH’LzdzrdrRTρRρTθ0ψβ设发射线圈T通以固定频率（20kHz）和固定幅度的正弦交流电，它将在周围介质中形成一个

3、交变电磁场。线圈周围的介质可以看成是无数个截面积为drdz，半径为r的圆环组成，这个圆环称为单元环，这种单元环是种闭合线圈。rdH’LzdzrdrRTρRρTθ0ψβZZrLzdzrdrRTρRρTθ0ψβ这些闭合线圈在发射线圈交变电磁场的作用下产生感应电动势和感应电流。感应电流称为涡流，也是交变的，大小与单元环电导有关即与地层的电导率有关。单元环中感应电流产生的交变磁场将在接收线圈中产生感应电动势。dH’空间全部但圆环在接收线圈中产生的总感应电动势称为感应测井的有用信号，大小与地层的电导率有关。接收线圈与发射线圈直接耦合产生的电动势与地层电导率无关，称为无用信号。rL

4、zdzrdrRTρRρTθ0ψβZdH’感应测井的设计就是要尽可能压制无用信号，提高有用信号的比例。通过测量有用信号来达到测量地层电导率的目的。下面就来推导这种地层的电导率。rLzdzrdrRTρRρTθ0ψβZdH’为了求出地层的是电导率，分三步：第一步：求出发射线圈在地层（即单元环）中产生的感应电动势和感应电流；第二步：求出地层（即所有单元环）在接收线圈中产生的感应电动势；第三步：求出地层的电导率。第一步：求取单元环的感应电动势和感应电流要求取感应电动势或感应电流单元环的磁通量单元环的磁场强度发射线圈的磁偶极距1、发射线圈通以正弦交流电I，有：I0是常数；i是虚数单

5、位；ω是交流电的交频率；f是交流电源的频率。2、单元环的感应电动势根据电磁感应原理，单元环的感应电动势V为为通过单元环的磁通量。下面就来求单元环的磁通量。3、单元环磁通量的求取磁通量是表征磁场分布情况的物理量。设在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个面积为S且与磁场方向垂直的平面，磁感应强度B与面积S的乘积，叫做穿过这个平面的磁通量，简称磁通。以发射线圈T为球心，做通过半径为r的单元环的部分球面，那么通过该部分球面的磁通就是通过单元环的磁通。设T在单元环部分球面法线方向（矢径方向）产生的磁场强度为Hρ。而单元环部分球面上单位面积元为dS。则dS为则通过单元环的磁通量为θ为

6、矢径方向与M方向的夹角；由于磁感应强度B与磁场强度之比为μ，于是μ为地层的磁导率。下面就求取该磁场强度，而磁场强度与磁偶极距有关，因此先求磁偶极距。磁偶极距M等于发射线圈的面积S0乘以电流I即：M=S0I假设发射线圈有nT匝，则磁偶极距为M=nTS0I磁偶极距的方向与井轴方向一致。4、磁偶极距5、磁场强度磁偶极距在面积元drdz中心产生的磁场强度在矢径方向的分量是θ为矢径方向与M方向的夹角。于是MT为发射线圈和单元环的互感。于是，发射线圈在单元环中产生的感应电动势为:设地层的电导率为σ，则单元环的电导G为：于是，单元环的感应电流（涡流）为第二步：求取地层在接收线圈中产生

7、的感应电动势单元环在接收线圈处产生的磁场强度单元环在接收线圈处产生的磁通量单元环在接收线圈处产生的感应电动势1、单元环在接收线圈处产生的磁场强度单元环中的感应电流（涡流）在空间产生电磁场。根据毕-沙定理，单元环上线元dl在接收线圈处产生的磁场强度为rLzdzrdrRTρRρTθ0ψβdH’ZdH’在Z轴和ρR组成的平面上，且垂直于ρR。当dl沿单元环移动时，dH’与Z轴的夹角β不变，则整个单元环在R处产生磁场强度在Z轴的分量为rLzdzrdrRTρRρTθ0ψβdH’ZrLzdzrdrRTρRρTθ0ψβdH’Z由于：２、单元环在接收线